تحلیل مسئله مرز حرارتی ترکیبی

مقدمه

آنچه پیش رو دارید یک مسئله حرارتی ساده(رسانش و همرفت عایق) می­ باشد که با استفاده از نرم افزار انسیس انجام شده است.

همانطور که در شکل زیر مشاهده می­ نمائید شرایط مرزی مسئله محدود می­ باشد. همچنین توجه کنید که طول مقطع بی­ نهایت فرض شده است.

 

 

 

 

پیش پردازش: تعریف مسئله

1. به مسئله یک عنوان بدهید.

Utility Menu > File > Change Title...
/Title, Thermal - Mixed Boundary

 

2. منوی پیش­ پردازش­ کننده را باز کنید.

ANSYS Main Menu > Preprocessor
/PREP7

3. هندسه را ایجاد کنید.

Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Rectangle > By 2 Corners > X=0, Y=0, Width=1, Height=1
BLC4,0,0,1,1

4. نوع المان را تعریف کنید.

Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete... > click 'Add' > Select         Thermal Mass Solid, Quad 4Node 55
ET,1,PLANE55

برای این مسئله ما از PLANE55 (جامد حرارتی با شبکه بندی مربعی شکل) استفاده خواهیم کرد. این عنصر 4 گره و یک دمای(DOF) واحد در هر گره دارد. PLANE55 تنها می­ تواند در تحلیل حرارتی گذرا یا حالت پایدار دو بعدی بکار رود.

5. ویژگی­ های ماده المان را تعریف کنید.

Preprocessor > Material Props > Material Models > Thermal > Conductivity > Isotropic > KXX = 10
MP,KXX,1,10

              * عبارت فوق رسانش حرارتی 10 W/m*C را برای المان تعیین می­ کند.

6. اندازه شبکه را وارد کنید.

Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Areas > All Areas > 0.05
AESIZE,ALL,0.05

7. شبکه را ایجاد کنید.

Preprocessor > Meshing > Mesh > Areas > Free > Pick All
AMESH,ALL

تعیین بارها و حل مسئله

1. نوع تحلیل را تعریف کنید.

Solution > Analysis Type > New Analysis > Steady-State
ANTYPE,0

2. محدودیت­ های رسانش را اعمال کنید.

در این مسئله دو وجه بلوکه در دمای ثابت هستند ولی در دو وجه دیگر آن، همرفت رخ می­ دهد.

o   Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Temperature > On Lines

o       خط بالای بلوکه را انتخاب کنید و آن را با دمای 500 C محدود نمائید.

o       مانند قبل، سمت چپ بلوکه را با دمای 100 C محدود نمائید.

3. شرایط مرزی همرفت را اعمال کنید.

o   Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Convection > On Lines

o                 o سمت راست بلوکه را انتخاب نمائید.

      پنجره زیر نمایان خواهد شد:

 

              

o       همانند تصویر فوق پنجره را کامل نمائید. مشاهده می­ کنید که همرفت 10 W/m²*C و دمای محیط 100 C تنظیم می­ گردد. از آنجایی که همرفت در مقطع یکنواخت می­ باشد، VALJ و VAL2J خالی رها شده­ اند.

4. شرایط مرزی عایق را اعمال کنید.

o   Solution > Define Loads > Apply > Thermal > Convection > On Lines

o                 o   پائین بلوکه را انتخاب نمائید.

• ضریب فیلم ثابت(VALI) را صفر وارد کنید. این عمل همرفت را در وجه پائین از بین می­ برد و لذا یک دیوار عایق مدل­سازی می­ شود. توجه داشته باشید که در اینجا لازم نیست دمای محیط را وارد نمائید.

حاصل کار شما پنجره زیر می­ باشد:

5. سیستم را حل کنید.

Solution > Solve > Current LS
SOLVE

 

  

پس پردازش: مشاهده نتایج

دمای طرح

General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu ... > DOF solution, Temperature TEMP

لطفاً برای دریافت فایل های اصلی و ترجمه این مطلب در فرمت های Word و Pdf بر تب زیر کلیک نمائید.